超軽量Ｘ線望遠鏡を用いた木星磁気圏における粒子加速の探索

2019 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 17J05475
• Research Institution: Tokyo Metropolitan University
• Principal Investigator: 沼澤 正樹 首都大学東京, 理工学研究科, 特別研究員(DC1)
• Project Period (FY): 2017-04-26 – 2020-03-31
• Keywords: X線天文学 / 木星X線 / 木星磁気圏 / X線望遠鏡 / マイクロマシン技術

Outline of Annual Research Achievements

本研究は、木星磁気圏からの広がったX線放射という日本のX線天文衛星「すざく」で見つかってきた新しい放射を「その場」観測で探ることを最終目標としている。
(1) 探査衛星に搭載できる超軽量・広視野X線望遠鏡の開発: 本望遠鏡はマイクロマシン技術を複合的に用いることで完成し、側壁の面粗さ (形状精度) と、鏡の配置精度の改善が課題である。本年度は引き続き望遠鏡の要素技術改良に取り組み、角度分解能を向上させることに成功した。本年度までで合計 150 時間にも及ぶ長時間の高温水素アニールプロセスによって、反射面中央部のラージスケールの平坦化に成功したことは特に大きな成果と言える。さらに化学機械研磨プロセスを検討・導入し、本プロセス後の反射鏡においてX線反射を実証した。これらのプロセスを組み合わせれば、形状精度の大幅な向上が見込める。
(2) 木星磁気圏からのX線放射の研究: 「すざく」による木星の全観測データを系統的に解析し、木星本体からの点源状の放射成分と切り分けて、広がった硬X線放射の広がりや強度を定量化した。木星本体成分が太陽活動に追随する傾向にある一方で、広がった成分は有意な変化が見られないことを明らかにした。磁気圏の高エネルギー粒子に由来する木星シンクロトロン電波 (JSR) が太陽活動に対して単純に依存しないことを踏まえ、広がったX線放射も高エネルギー粒子に起因すると予想できる。木星磁気圏粒子分布の経験的なモデルとの比較から、10 木星半径をおおよその基準として、磁気圏内側ではモデルが <10 倍程度過小評価しているとする JSR 観測の示唆と一致する一方で、外側では 10-100 倍の過小評価となる示唆を得た。本結果は、リモートで磁気圏全体 (特に外側) の高エネルギー粒子をモニターする新しい手段として、木星X線観測の有効性を強調するものと言える。

Research Progress Status

令和元年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

令和元年度が最終年度であるため、記入しない。

Research Products

• [Journal Article] Suzaku observation of Jupiter’s X-rays around solar maximum (2019)
  • Author(s): Numazawa Masaki、Ezoe Yuichiro、Ishikawa Kumi、Ohashi Takaya、Miyoshi Yoshizumi、Kimura Tomoki、Uchiyama Yasunobu、Shiota Daikou、Branduardi-Raymont Graziella
  • Journal Title: Publications of the Astronomical Society of Japan Volume: 71 Pages: 93(1-9)
  • DOI: 10.1093/pasj/psz077
  • Peer Reviewed / Int'l Joint Research
• [Journal Article] Grinding and chemical mechanical polishing process for micropore x-ray optics fabricated with deep reactive ion etching (2019)
  • Author(s): Fukushima Aoto、Fujitani Maiko、Ishikawa Kumi、Numazawa Masaki、Ishi Daiki、Otsubo Ryota、Nagatoshi Hikaru、Suzuki Hikaru、Yuasa Tatsuya、Ohashi Takaya、Mitsuda Kazuhisa、Ezoe Yuichiro
  • Journal Title: Applied Optics Volume: 58 Pages: 5240～5240
  • DOI: 10.1364/AO.58.005240
  • Peer Reviewed
• [Presentation] Jovian diffuse hard X-ray emission observed with Suzaku (2020)
  • Author(s): M. Numazawa, Y. Ezoe, K. Ishikawa, T. Kimura, Y. Miyoshi, D. Shiota, Y. Uchiyama, T. Ohashi, and G. Branduardi-Raymont
  • Organizer: 43rd COSPAR Scientific Assembly
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] X-ray emission from the Jupiter system : past, present and future (2020)
  • Author(s): Y. Ezoe, M. Numazawa, Y. Miyoshi, and G. Branduardi-Raymont
  • Organizer: 43rd COSPAR Scientific Assembly
  • Int'l Joint Research / Invited
• [Presentation] The Earth’s magnetosphere imaging mission : GEO-X (2020)
  • Author(s): K. Ishikawa, Y. Ezoe, R. Funase, H. Nagata, Y. Miyoshi, S. Kasahara, H. Nakajima, I. Mitsuishi, J. Hiraga, K, Mitsuda, M. Fujimoto, M. Ueno, M. Numazawa, D. Ishi, R. Otsubo, A. Fukushima, H. Suzuki, T. Yuasa, S. Sakuda, and T. Uchino
  • Organizer: 43rd COSPAR Scientific Assembly
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] New concept for wide-field X-ray monitoring with multiplexing Lobster-eye optics (2020)
  • Author(s): T. Tamagawa, K. Uchiyama, R. Otsubo, T. Yuasa, Y. Zhou, T. Mihara, Y. Ezoe, M. Numazawa, D. Ishi, A. Fukushima, H. Suzuki, T. Uchino, S. Sakuda, K. Ishikawa, T. Enoto, and T. Sakamoto
  • Organizer: 43rd COSPAR Scientific Assembly
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] MEMS 技術を用いた超軽量X線望遠鏡の ALD による Pt 膜付加工 (2019)
  • Author(s): 伊師大貴,江副祐一郎, 石川久美, 沼澤正樹,大 坪亮太, 福島碧都, 鈴木光, 湯浅辰哉, 作田紗恵, 内野友樹, 満田和久, M. J. Sowa
  • Organizer: 日本天文学会 2019 年秋季年会
• [Presentation] プラズマ原子層堆積法を用いた X 線光学系の Pt 膜付け加工 (2019)
  • Author(s): 福島碧都, 伊師大貴, 江副祐一郎, 石川久美, 沼澤正樹, 大坪亮太, 鈴木光, 湯浅辰哉, 内野友樹, 作田紗恵, 満田和久, Mark J. Sowa
  • Organizer: 応用物理学会 秋季学術講演会
• [Presentation] Pt plasma atomic layer deposition for micropore X-ray optics fabricated with silicon deep reactive ion etching (2019)
  • Author(s): A. Fukushima, D. Ishi, Y. Ezoe, K. Ishikawa, M. Numazawa, R. Otsubo, H. Suzuki, T. Yuasa, S. Sakuda, T. Uchino, K. Mitsuda, and M. J. Sowa
  • Organizer: 32nd International Microprocesses and Nanotechnology Conference
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] First demonstration of Lobster Eye X-ray optics Fabricated with Deep Reactive Ion Etching (2019)
  • Author(s): R.Otsubo, Y.Ezoe, K. Ishikawa, M. Numazawa, D.Ishi, A.Fukushima, H. Suzuki, T. Yuasa, S. Sakuda, T. Uchino, and K. Mitsuda
  • Organizer: 32nd International Microprocesses and Nanotechnology Conference
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] Metal-coated MEMS X-ray optics using atomic layer deposition (2019)
  • Author(s): D. Ishi, Y. Ezoe, M. Numazawa, A.Fukushima, R. Otsubo, H. Suzuki, T. Yuasa, S. Sakuda, T. Uchino, K. Ishikawa, and K. Mitsuda
  • Organizer: International Workshop on Astronomical X-Ray Optics 2019
  • Int'l Joint Research